DE1074699B - Arc chamber for electrical switchgear with permanent blowing magnets - Google Patents
Arc chamber for electrical switchgear with permanent blowing magnetsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschkammer für elektrische Schaltgeräte mit Permanent-Blasmagneten, die beiderseits des Lichtbogenraumes der Löschkammer einander paarweise gegenüberliegen und ein quer zur Lichtbogenbahn gerichtetes magnetisches Feld erzeugen, durch das der Lichtbogen aus seiner ursprünglichen Bahn abgelenkt und zwecks Kühlung und Löschung ausgeweitet wird.The invention relates to an arc extinguishing chamber for electrical switching devices with permanent blowing magnets, which lie opposite one another in pairs on both sides of the arc chamber of the quenching chamber and Generate a magnetic field directed transversely to the arc path, through which the arc from its original path is deflected and expanded for cooling and extinguishing.
Um Ströme sehr unterschiedlicher Stromstärke einwandfrei zu löschen, ist bereits ein Schalter mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung bekanntgeworden, bei dem im Lichtbogenraum mehrere Hilfsblasspulen angeordnet sind, die in keilartig ausgebildeten Gehäusen aus feuerfestem Material sitzen und bei Strömen unter einer gewissen Stromstärke in den Lichtbogen eingeschaltet werden, so daß dieser in einzelne Teillichtbogen aufgelöst wird. Die Blasspulen dieser bekannten Ausführung sind mit Blaseisen ausgerüstet, die eng aneinanderstoßen und ein einheitliches Magnetfeld im Lichtbogenraum erzeugen. Für Lichtbogen mit normaler Stromstärke ist noch eine weitere (Haupt-) Blasspule vorgesehen. Wenngleich diese Ausführung die bei der Löschung von Lichtbogen kleiner Stromstärke auftretenden bekannten Schwierigkeiten vermeidet, so ist dennoch der konstruktive Aufwand so beträchtlich, daß eine wirtschaftliche Serienfertigung schwer möglich ist.A switch with a Arc extinguishing device has become known in which several auxiliary blowing coils are arranged in the arc chamber are, which sit in wedge-shaped housings made of refractory material and under currents A certain amperage can be switched on in the arc, so that it is divided into individual partial arcs is resolved. The blow coils of this known design are equipped with blow irons that are tight collide and create a uniform magnetic field in the arc chamber. For arcing with normal A further (main) blower coil is provided for the current intensity. Albeit this version avoids the known difficulties associated with extinguishing arcs with low amperage, so the design effort is so considerable that an economical series production is difficult to do.
Um diese fertigungstechnischen Nachteile zu vermeiden, anderseits jedoch auch beim Abschalten geringer Ströme ein genügend starkes Blasfeld zur Verfügung zu haben, sind weiterhin Lichtbogenkammern der eingangs genannten Art mit Permanent-Blasmagneten entwickelt worden. Hierbei hat man meist, um das Magnetfeld der Permanentmagnete in den Bereich des Abschaltlichtbogens zu führen, beiderseits des Lichtbogenraumes der Löschkammer einander gegenüberliegende, plattenförmige, hochpermeable Weicheisen-Polbleche vorgesehen, die durch einen zwischen ihnen angebrachten Klotzmagnet magnetisiert werden. Die Verwendung von Weicheisenblechen im Bereich der Wände des Lichtbogenraumes hat jedoch den Nachteil, daß der Lichtbogen unter der Wirkung seines eigenen Magnetfeldes, das seinerseits die hochpermeablen Bleche magnetisiert, in Richtung auf eines der Weicheisenpolbleche gedrängt wird und gegebenenfalls an der vor dem Weicheisenpolblech liegenden Isolierplatte »haftene-bleibt.In order to avoid these manufacturing disadvantages, on the other hand, however, also less when switching off Currents with a sufficiently strong blowing field are still arc chambers of the type mentioned with permanent blow magnets has been developed. Here you usually have to guide the magnetic field of the permanent magnets into the area of the cut-off arc, on both sides of the arc chamber of the quenching chamber, opposite, plate-shaped, highly permeable Soft iron pole plates are provided, which are magnetized by a block magnet attached between them will. The use of soft iron sheets in the area of the walls of the arc room has however, the disadvantage that the arc is under the action of its own magnetic field, which in turn the highly permeable sheets are magnetized, pushed in the direction of one of the soft iron pole sheets and if necessary, it "sticks" to the insulating plate in front of the soft iron pole plate.
Um diesen Mangel zu beheben, hat man bereits an Stelle der Weicheisenpolbleche quermagnetisierte, plattenförmige Permanent-Blasmagneten verwendet, die aus elektrokeramischem Material geringer Permeabilität (μ. ~ 1) hergestellt sind und infolgedessen den Lichtbogen lediglich durch ihr eigenes Magnetfeld, aber nicht durch ihre Permeabilität beeinflussen.In order to remedy this deficiency, transversely magnetized, Plate-shaped permanent blow magnets are used, which are made of electroceramic material of low permeability (μ. ~ 1) and consequently the The arc can only be influenced by its own magnetic field, but not by its permeability.
LichtbogenkammerArc chamber
für elektrische Schaltgerätefor electrical switchgear
mit Permanent-Blasmagnetenwith permanent blow magnets
Anmelder:Applicant:
DEVAG Elektrizitäts-GesellschaftDEVAG electricity company
Miebach & Co.,Miebach & Co.,
Frankfurt/M. - Rö delheim,Frankfurt / M. - Rö delheim,
Westerbachstr. 46/48Westerbachstrasse 46/48
Dipl.-Ing. Frobert Michaelis, Frankfurt/M.,Dipl.-Ing. Frobert Michaelis, Frankfurt / M.,
und Dipl.-Ing. Gustav Hawel, Hofheim. (Taunus),and Dipl.-Ing. Gustav Hawel, Hofheim. (Taunus),
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
Das Ausweiten des Lichtbogens auf eine verhältnismäßig große Länge bedingt hierbei die Verwendung von quermagnetisierten Permanentmagnetplatten, die eine unerwünscht große Ausdehnung besitzen und in-The expansion of the arc to a relatively great length requires the use here of transversely magnetized permanent magnet plates, which have an undesirably large expansion and which
folgedessen einerseits wegen ihrer schwierigen Magnetisierbarkeit einen nur mäßigen Energiegehalt haben und anderseits sehr kostspielig sind.consequently on the one hand because of their difficult magnetizability have only a moderate energy content and are, on the other hand, very expensive.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lichtbogenkammer der eingangs genannten ArtThe invention is therefore based on the object of providing an arc chamber of the type mentioned at the beginning
unter Vermeidung der Mängel der bekannten Ausführungen so auszubilden, daß einerseits auch geringe Ströme einwandfrei gelöscht werden, anderseits die Abmessungen der Permanent-Blasmagnete klein bleiben, so daß sich eine zugleich betriebssichere undwhile avoiding the shortcomings of the known designs in such a way that on the one hand also small Currents are properly deleted, on the other hand the dimensions of the permanent blow magnets are small stay, so that a reliable and at the same time
♦° einfache Lichtbogenkammer ergibt.♦ ° simple arc chamber results.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das gesamte Blasmagnetfeld in mehrere von mit Abstand nebeneinander angeordneten Permanentmagnetstreifen erzeugte Einzelfelder derart aufgeteilt ist, daß Größe und/oder Richtung der Quermagnetisierung längs der vom beweglichen Schaltkontakt im Lichtbogenraum der Löschkammer beschriebenen Bahn wiederholt wechseln.This object is achieved according to the invention in that the entire blown magnetic field in several of with spaced apart permanent magnet strips arranged in such a way that individual fields are generated is that the size and / or direction of the transverse magnetization along the moving switch contact in the Repeatedly change the path described in the arc chamber of the quenching chamber.
Da sich schmale Magnetstreifen — im Gegensatz zu den großflächigen Platten der bekannten Ausführung — verhältnismäßig billig mit hohem Energiegehalt herstellen lassen, erreicht man bei der erfindungsgemäßen Ausführung ohne Steigerung der gesamten Herstellungskosten im Bereich der einzelnenSince there are narrow magnetic strips - in contrast to the large-area plates of the known design - Can be produced relatively cheaply with a high energy content, is achieved with the invention Execution without increasing the total manufacturing costs in the area of the individual
909 728/392909 728/392
Streifen wesentlich höhere Blasmagnetkräfte als bei der bekannten Lichtbogenkammer.Strip significantly higher blowing magnetic forces than in the known arc chamber.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Permanentmagnetstreifen ist das Magnetfeld jeweils zwischen zwei einander gegenüberliegenden Streifen hoch und in dem Abstandsbereich der Streifenpaare wesentlich geringer, so daß grundsätzlich auch bei Kammerausführungen ohne senkrecht zur Bahn des beweglichen Schaltkontaktes angeordnete Isolierstoffrippen eine wellenförmige Ablenkung des Lichtbogens erzielt wird. Die von anderen Kammerausführungen her bekannten Isolierstoffrippen verstärken zwar diese wellenförmige Ablenkung des Lichtbogens, erscheinen jedoch bei der erfindungsgemäßen Ausführung — im Gegensatz zu den bekannten Kammern mit einheitlichem Quermagnetblasfeld — nicht unbedingt notwendig, um eine wellenförmige Ablenkung des Lichtbogens zu erreichen. In the arrangement of the permanent magnet strips according to the invention, the magnetic field is in each case between two opposing strips high and substantially in the distance between the pairs of strips less, so that in principle even with chamber designs without perpendicular to the path of the movable Switching contact arranged insulating ribs a wave-shaped deflection of the arc is achieved. The insulating ribs known from other chamber designs reinforce these undulating ones Deflection of the arc, however, appear in the embodiment according to the invention - in contrast to the known chambers with a uniform transverse magnetic blow field - not absolutely necessary to have a to achieve wavy deflection of the arc.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die paarweise einander gegenüberliegenden Permanentmagnetstreifen mit ihrer Streifenlängsachse quer zur Lichtbogenbahn angeordnet, wobei benachbarte Paare jeweils wechselnde Quermagnetisierung aufweisen. Der Lichtbogen wird infolgedessen im Bereich des einen Streifenpaares in der einen, im Bereich des anderen Paares dagegen in der anderen Richtung abgelenkt, so daß er etwa mäanderförmig auseinandergezogen wird.In a preferred embodiment of the invention, the pairs are opposite one another Permanent magnet strips arranged with their strip longitudinal axis transversely to the arc path, with adjacent Pairs each have alternating transverse magnetization. The arc will be in the area as a result of one pair of strips in one direction, but in the area of the other pair in the other direction deflected, so that it is pulled apart in a meandering manner.
Das Ausweiten des Abschaltlichtbogens in einer flachen Löschkammer unter Verwendung von Permanentmagnetplatten oder -streifen, die beiderseits des Lichtbogenraumes ungefähr parallel zueinander angeordnet sind, bedingt verhältnismäßig große Flächenäbmessungen der Löschkammer. Dadurch ergibt sich ein unerwünscht großer Raumbedarf für die Löschkammer in nur einer Ebene. Dieser Raumbedarf läßt sich ganz wesentlich verringern, wenn man die Löschkammer unter Beibehaltung des grundsätzlichen Prinzips wellenförmig bzw. gefaltet aufbaut, wobei die Faltung vorteilhafterweise p'arallel zur ursprünglichen Lichtbogenbahn erfolgt.The expansion of the cut-off arc in a flat arcing chamber using permanent magnet plates or strips, which are arranged approximately parallel to one another on both sides of the arc space are, due to the relatively large area dimensions of the extinguishing chamber. This results in an undesirably large space requirement for the extinguishing chamber in only one level. This space requirement leaves can be reduced quite significantly if the extinguishing chamber is retained while maintaining the basic principle builds up in a wavy or folded manner, the folding advantageously being parallel to the original one Arc path takes place.
In der Zeichnung sind in schematischer Form Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt; es zeigtIn the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown in schematic form; it shows
Bild 1 eine Seitenansicht einer gemäß der Erfindung ausgestalteten Lichtbogenlöschkammer,Figure 1 is a side view of an arc extinguishing chamber designed according to the invention,
Bild 2 eine Aufsicht auf die Lichtbogenlöschkammer gemäß Bild 1,Figure 2 is a plan view of the arc chamber according to Figure 1,
Bild 3 eine Seitenansicht einer abweichend von Bild 1 und 2 ausgeführten Löschkammer,Figure 3 is a side view of an extinguishing chamber designed differently from Figure 1 and 2,
Bild 4 eine Aufsicht auf die Löschkammer gemäß Bild 3,Figure 4 is a plan view of the extinguishing chamber according to Figure 3,
Bild 5 die perspektivische Ansicht einer wellenförmig ausgebildeten bzw. gefalteten Löschkammer,Figure 5 is a perspective view of a wave-shaped or folded arcing chamber,
Bild 6 einen Querschnitt senkrecht zur Lichtbogenbahn durch die Löschkammer gemäß Bild 5.Figure 6 shows a cross-section perpendicular to the arc path through the arcing chamber according to Figure 5.
Die Darstellung der Lichtbogenlöschkammer gemäß Bild 1 und 2 läßt ein festes Kontaktstück 1 und ein bewegliches Kontaktstück 2 (Schaltstift) erkennen, zwischen denen sich beim Abschalten des Schalters der Abschaltlichtbogen (gestrichelteLinie L) ausbildet. Beiderseits desjenigen Raumes, in dem der Lichtbogen L gezogen wird, liegen zwei im wesentlichen parallele, aus hitzebeständigem Material bestehende Löschkammerwände 4, auf deren Außenflächen Permanentmagnetstreifen 3 befestigt sind. Die Permanentmagnetstreifen liegen einander paarweise gegenüber; die Magnetstreifenpaare haben einen lichten Abstand voneinander, der größer ist als die Breite der Streifen.The representation of the arc extinguishing chamber according to Figure 1 and 2 leaves a fixed contact piece 1 and a movable one Detect contact piece 2 (switching pin), between which the cut-off arc occurs when the switch is switched off (dashed line L). On both sides of the room in which the arc L was drawn there are two essentially parallel arcing chamber walls made of heat-resistant material 4, on the outer surfaces of which permanent magnet strips 3 are attached. The permanent magnet strips lie opposite each other in pairs; the pairs of magnetic strips have a clear distance from each other, which is greater than the width of the stripes.
Die Permanentmagnetstreifen sind — wenn man sie als plattenförmige Magnete ansieht — quermagnetisiert und so angeordnet, daß das von ihnen erzeugte Magnetfeld quer zur ursprünglichen Bahn des Lichtbogens verläuft.The permanent magnet strips are - if you look at them as plate-shaped magnets - transversely magnetized and arranged so that the magnetic field generated by them is transverse to the original path of the arc runs.
Jeweils in der Mitte des Abstandes zweier Paare von Permanentmagnetstreifen sind zwischen die LÖschkammerwände 4 aus isolierendem und hitzebeständigem Material bestehende Rippen 5 eingebaut, die von den Rändern der Löschkammer aus bis in die Nähe der ursprünglichen Lichtbogenbahn hineinreichen. In the middle of the distance between two pairs of permanent magnet strips are between the extinguishing chamber walls 4 made of insulating and heat-resistant material ribs 5 built in, the Reach from the edges of the arcing chamber to the vicinity of the original arc path.
Beim Abschalten des Schalters wird der Lichtbogen im wesentlichen in der geraden Verbindungslinie der sich trennenden Kontakte 1,2 gezogen. Die Lichtbogenbahn L befindet sich dabei in einem Magnetfeld wechselnder Stärke, das jeweils zwischen den beiden Permanentmagnetstreifen eines Paares dieser Streifen einen Maximalwert und in der Mitte des Zwischenraumes zwischen zwei benachbarten Streifenpaaren einen Minimalwert hat. Infolge der unterschiedlichen Stärke des Magnetfeldes wird also der Lichtbogen jeweils genau zwischen den beiden Streifen eines Magnetstreifenpaares stärker abgelenkt als in der Mitte des Abstandes. Er nimmt infolgedessen während seines Ausweitens eine wellenförmige Form an. Diese wellige Ausbildung des Lichtbogens wird durch die Rippen 5 verstärkt, so daß sich eine verhältnismäßig starke Längung des Lichtbogens ergibt, die zu einer kräftigen Kühlung und einem raschen Löschen führt.When the switch is switched off, the arc is drawn essentially in the straight connecting line of the separating contacts 1, 2. The arc path L is in a magnetic field of varying strength, which has a maximum value between the two permanent magnet strips of a pair of these strips and a minimum value in the middle of the space between two adjacent pairs of strips. As a result of the different strengths of the magnetic field, the arc is deflected more precisely between the two strips of a pair of magnetic strips than in the middle of the distance. As a result, it takes on an undulating shape as it expands. This wavy formation of the arc is reinforced by the ribs 5, so that there is a relatively strong elongation of the arc, which leads to strong cooling and rapid extinguishing.
Die in Bild 3 und 4 dargestellte Löschkammerausführung gemäß der Erfindung unterscheidet sich von der Ausführung gemäß Bild 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß die in die Löschkammerwände 4 von außen eingesetzten Permanentmagnetstreifen 3 jeweils paarweise wechselnd magnetisiert sind, so daß die jeweils zwischen den beiden Magnetstreifen eines Paares quer durch die Lichtbogenbahn verlaufenden magnetischen Kraftlinien abwechselnd unterschiedliche Richtung haben.The arcing chamber design according to the invention shown in Figure 3 and 4 differs from the embodiment according to Figure 1 and 2 essentially in that the in the arcing chamber walls 4 of externally inserted permanent magnet strips 3 are magnetized alternately in pairs, so that the each running between the two magnetic strips of a pair across the arc path magnetic lines of force alternately have different directions.
In der zeichnerischen Darstellung dieser Löschkammer sind die Abstände der einzelnen Magnetstreifenpaare kleiner dargestellt, als sie tatsächlich ausgeführt werden, während die Löschkammerwände 4 tatsächlich näher aneinanderliegen, als es die Zeichnung zeigt. Infolgedessen werden die quer durch die Lichtbogenbahn gehenden magnetischen Felder stärker sein, als man es nach Betrachten der Zeichnung annehmen sollte.In the graphic representation of this arcing chamber, the distances between the individual pairs of magnetic strips are shown Shown smaller than they are actually designed, while the arcing chamber walls 4 are actually closer together than the drawing shows. As a result, the across the Arc trajectory going magnetic fields will be stronger than you assume after looking at the drawing should.
Infolge der wechselnden Richtung der Magnetfelder wird jeweils der im Bereich der Magnetstreifenpaare gezogene Lichtbogen Lf abwechselnd von dem einen Magnetstreifenpaar nach oben und von dem folgenden nach unten abgelenkt, wobei auch hier durch Einbau zusätzlicher Isolierstoffrippen 5 eine weitere zusätzliche Längung des Lichtbogens erzwungen werden kann.As a result of the changing direction of the magnetic fields, the arc Lf drawn in the area of the pairs of magnetic strips is alternately deflected upwards from the one pair of magnetic strips and downwards from the next, whereby a further lengthening of the arc can be forced by installing additional insulating ribs 5.
Wenn die Permanentmagnetstreifen als Oxydmagneten aus nichtleitendem und hitzebeständigem
Material hergestellt sind, kann man sie mit ihren Polflächen unmittelbar Teile der Wandung der Löschkammer
bilden lassen. Da derartige Magnete außerdem eine Permeabilität von etwa 1 haben und infolgedessen
das Magnetmaterial durch das magnetische Feld des Lichtbogens seinerseits nicht magnetisiert
werden kann, so bleibt der Lichtbogen im wesentlichen in der Mitte der Löschkammer zwischen den beiden
Löschkammerwänden 4, er »haftet« nicht an den Magneten oder den vor den Magneten liegenden isolierenden
Abdeckungen (Löschkammerwänden 4).
Wie das Bild 3 erkennen läßt, wird bei der zuletzt beschriebenen Löschkammerausführung der Licht-If the permanent magnet strips are made of non-conductive and heat-resistant material as oxide magnets, they can be made to directly form parts of the wall of the arcing chamber with their pole faces. Since such magnets also have a permeability of about 1 and consequently the magnetic material itself cannot be magnetized by the magnetic field of the arc, the arc remains essentially in the middle of the arcing chamber between the two arcing chamber walls 4, it does not "stick" to the Magnets or the insulating covers in front of the magnets (arcing chamber walls 4).
As can be seen in Figure 3, in the extinguishing chamber design described last, the light
bogen in einem verhältnismäßig kleinen Raumbereich sehr stark auseinandergezogen, so daß sich — insbesondere bei schmaler Ausführung der Löschkammer — eine gute Kühlung und eine ausgezeichnete Löschwirkung ergeben.bend pulled apart very much in a relatively small area, so that - in particular with a narrow extinguishing chamber - good cooling and an excellent extinguishing effect result.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß beim Unterbrechen von Wechselströmen der Lichtbogen zwischen den einzelnen Magnetstreifenpaaren bei Umkehr der Stromrichtung in dem Lichtbogen auch seine Auslenkung ändert und auf und ab schwingt, was ebenfalls zu einer raschen Löschung beiträgt.It should also be noted that when interrupting alternating currents, the arc between the deflection of the individual magnetic stripe pairs when the current direction is reversed in the arc changes and swings up and down, which also contributes to rapid extinction.
Beim. Abschalten größerer Stromstärken muß eine Löschkammer gemäß Bild 1 bis 4 verhältnismäßig hoch ausgeführt werden, damit der Lichtbogen nicht aus dem durch die Löschkammerwände 4 begrenzten Raum heraustritt und gegebenenfalls außerhalb der eigentlichen Löschkammer unbeeinflußt von dem Magnetfeld weiter brennt. Eine solche unerwünscht große Breite der Löschkammer kann dadurch vermieden werden, daß man diese Löschkammer gemäß Bild 5 und 6 wellenförmig ausbildet oder faltet. Dadurch wird zwar die Querabmessung der gesamten Löschkammer größer; die Höhe wird jedoch erheblich geringer, und der Lichtbogen kann langer ausgezogen werden. Die Darstellung in Bild 5 und 6 ist dabei ganz schematisch gehalten; sie zeigt insbesondere nicht die Aufteilung des Blasmagnetfeldes in mehrere einzelne Streifenfelder.At the. An arcing chamber as shown in Figures 1 to 4 must switch off larger currents are made high so that the arc is not limited by the arcing chamber walls 4 Space emerges and optionally outside the actual arcing chamber unaffected by the magnetic field continues to burn. Such an undesirably large width of the arcing chamber can thereby be avoided be that one forms or folds this arcing chamber according to Fig. 5 and 6 in a wave-like manner. Through this Although the transverse dimension of the entire arcing chamber is larger; however, the height will be considerably lower, and the arc can be drawn out longer. The representation in Figures 5 and 6 is complete kept schematic; in particular, it does not show the division of the blown magnetic field into several individual ones Strip fields.
Wenn die Permanentmagnetstreifen selbst aus nicht leitendem und hitzebeständigem Material, wie z. B. Ferrit-Bariumoxyd, hergestellt sind, können die zusätzlichen Isolierteile der Löschkammer weitgehend eingespart werden, es sind dann nur isolierende Tragoder Halterungsteile für die keramischen Magnete erforderlich. If the permanent magnet strips themselves are made of non-conductive and heat-resistant material, such as. B. Ferrite-barium oxide, the additional insulating parts of the extinguishing chamber can largely can be saved, only insulating support or mounting parts are then required for the ceramic magnets.
Claims (3)
Deutsche Patentschriften Nr. 540 927, 704 432, 615, 967 621;Considered publications:
German Patent Nos. 540 927, 704 432, 615, 967 621;
USA.-Patentschriften Nr. 2 632 827, 2 677 032.German interpretative document No. 1 015 893;
U.S. Patent Nos. 2,632,827, 2,677,032.
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